JP2016010191A - 産業車両用のモータ駆動装置およびそれを用いた産業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンス性が高く、および／または、部品点数を削減可能な産業車両用の駆動装置を提供する。【解決手段】複数の電圧検出回路５３２は、複数のモータＭ１〜Ｍ３に対応し、それぞれが対応するＰ極バスＬＰと電気的に接続され、対応するＰ極バスＬＰの電圧Ｖｄｃを検出する。放電回路５３０は、複数の電圧検出回路５３２それぞれの入力端子と接地５３４の間に設けられる。コントローラ基板５２２は、複数の電力変換装置５１０を制御するコントローラ５２８、複数の電圧検出回路５３２、放電回路５３０が搭載され、ベース基板５２０の上層に支持される。放電回路５３０は、放電経路上に設けられた少なくともひとつの発光素子５４４を含み、少なくともひとつの発光素子５４４は、産業車両５０１の外装カバーおよび・またはモータ駆動装置５０４の筐体カバーを取り外した状態において目視可能な位置に配置される。【選択図】図２

Description

本発明は、産業車両用のモータ駆動装置に関する。

近年、フォークリフト、パワーショベルやクレーン、ＡＧＶ（Automated Guided Vehicle ）などの産業車両の電化、ハイブリッド化が進められている。図１は、産業車両の電気系統のブロック図である。産業車両５０１は、電池などの蓄電手段５０２と、複数のモータＭ１〜Ｍ３と、複数のモータＭ１〜Ｍ３を駆動する駆動装置５０４と、を備える。

モータ駆動装置５０４は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ヒューズＦ１〜Ｆ３、平滑キャパシタＣ１〜Ｃ３、電力変換装置５１０＿１〜５１０＿３を備える。蓄電手段５０２の電圧は、バスラインを介して、電力変換装置５１０＿１〜５１０＿３に供給される。電池電圧の供給経路上には、スイッチＳＷ１、ＳＷ２およびヒューズＦ１〜Ｆ３が設けられる。スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、イグニッションキーと連動してオン、オフする。電力変換装置５１０＿１〜５１０＿３それぞれの入力側には、平滑キャパシタＣ１〜Ｃ３が設けられる。

特開２００４−５６９６０号公報 特開２００５−１５１６７４号公報 特開２００５−３４８５０２号公報 特開２０１２−２３８３２号公報

産業車両が非使用の状態において平滑キャパシタＣ１〜Ｃ３に電荷が残留するは好ましくない。本発明者は、オペレータがイグニッションキーをオフした後に、平滑キャパシタＣ１〜Ｃ３の電荷を放電する機構について、２つのアプローチを検討した。

第１のアプローチは、スイッチＳＷ１、ＳＷ２がオフした後に、産業車両５０１が動かないようにして電力変換装置５１０＿１〜５１０＿３を動作させて、モータＭ１〜Ｍ３に電流を供給し、平滑キャパシタＣ１〜Ｃ３の電荷を放電するというものである。この場合、第２のアプローチで説明する放電回路５１２が不要であるという利点があるものの、故障やエラーによりモータを駆動できない場合には、電荷を放電することができなくなる。これは、部品交換のために、作業者が駆動装置５０４の構成部品にアクセスする際のメンテナンス性を低下させる。

第２のアプローチは、平滑キャパシタＣ１〜Ｃ３それぞれと並列に、複数の放電回路５１２＿１〜５１２＿３を設けるものである。放電回路５１２は、抵抗などを含み、スイッチＳＷ１、ＳＷ２がオフすると、ｉ番目のキャパシタＣｉの電荷は、対応する放電回路５１２＿ｉを経由して放電される。

ところがこのアプローチでは、電力変換装置５１０ごとに放電回路５１２が必要となるため、部品点数が増加するという問題が生ずる。

本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、メンテナンス性が高く、および／または、部品点数を削減可能な産業車両用の駆動装置の提供にある。

本発明のある態様は、産業車両用のモータ駆動装置に関する。このモータ駆動装置は、産業車両に搭載され、複数のモータを駆動する。モータ駆動装置は、複数のモータに対応する複数のＰ極バスであって、蓄電手段からの電力を分配する複数のＰ極バスと、Ｎ極バスと、複数のモータに対応する複数の平滑キャパシタであって、それぞれが対応するＰ極バスとＮ極バスの間に設けられた複数の平滑キャパシタと、複数のモータに対応する複数の電力変換装置であって、それぞれが対応するＰ極バスの電圧を受け、対応するモータを駆動する複数の電力変換装置と、複数のモータに対応し、それぞれが対応するＰ極バスと電気的に接続され、かつ対応するＰ極バスの電圧を検出するように構成された複数の電圧検出回路と、複数の電圧検出回路それぞれの入力端子と接地の間に設けられた放電回路と、複数の電力変換装置の主回路および駆動回路、複数の平滑キャパシタが搭載されるベース基板と、複数の電力変換装置を制御するコントローラ、複数の電圧検出回路、放電回路が搭載され、ベース基板の上層に支持されるコントローラ基板と、を備える。放電回路は、放電経路上に設けられた少なくともひとつの発光素子を含み、かつ少なくともひとつの発光素子は、産業車両の外装カバーおよび・またはモータ駆動装置の筐体カバーを取り外した状態において目視可能な位置に配置される。

この態様によると、発光素子を含む放電回路を設けることにより、平滑キャパシタを確実に放電することができるとともに、電荷が残留した状態では発光素子が発光することにより、視覚的に電荷状態を確認できる。さらに発光素子を、コントローラ基板上の目視可能な箇所に配置することで、メンテナンスの作業者が覗き込むことなく、容易に電荷の有無を確認でき、メンテナンス性を高めることができる。

ある態様のモータ駆動装置は、複数のモータに対応し、それぞれのアノードが対応する電圧検出回路の入力端子と接続された複数のダイオードをさらに備えてもよい。複数のダイオードのカソードは共通に接続され、放電回路は、共通に接続される複数のダイオードのカソードと接地の間に設けられてもよい。
複数のダイオードを利用することにより、複数の平滑キャパシタによりひとつの放電回路を共有することができるため、部品点数を削減することができる。

本発明の別の態様は、産業車両用のモータ駆動装置である。モータ駆動装置は、複数のモータに対応する複数のＰ極バスであって、蓄電手段からの電力を分配する複数のＰ極バスと、Ｎ極バスと、複数のモータに対応する複数の平滑キャパシタであって、それぞれが対応するＰ極バスとＮ極バスの間に設けられた複数の平滑キャパシタと、複数のモータに対応する複数の電力変換装置であって、それぞれが対応するＰ極バスの電圧を受け、対応するモータを駆動する複数の電力変換装置と、複数のモータに対応し、それぞれのカソードが対応するＰ極バスと接続され、それぞれのアノードが共通に接続された複数のダイオードと、複数のダイオードの共通に接続されたアノードとＮ極バスの間に設けられた放電回路と、を備える。

複数のダイオードを利用することにより、複数の平滑キャパシタによりひとつの放電回路を共有することができるため、部品点数を削減することができる。

放電回路は、放電経路上に設けられた発光素子を含んでもよい。発光素子は、産業車両の外装カバーおよび・またはモータ駆動装置の筐体カバーを取り外した状態において目視可能な位置に配置されてもよい。

モータ駆動装置は、複数の電力変換装置の主回路および駆動回路と、複数の平滑キャパシタを搭載するベース基板と、ベース基板の上層に設置され、複数の電力変換装置のコントローラを搭載するコントローラ基板と、をさらに備えてもよい。放電回路は、コントローラ基板上に設けられてもよい。

本発明の別の態様は、産業車両に関する。産業車両は、蓄電手段と、複数のモータと、蓄電手段からの電力を受け、複数のモータを駆動する上述のいずれかのモータ駆動装置と、を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明のある態様によれば、メンテナンス性を改善でき、および／または、部品点数を削減できる。

産業車両の電気系統のブロック図である。 実施の形態に係るモータ駆動装置のブロック図である。 図２のモータ駆動装置のレイアウトを示す斜視図である。 実施の形態に係る建設機械の一例であるショベルの外観を示す斜視図である。 実施の形態に係るショベルの電気系統や油圧系統などのブロック図である。 フォークリフトの外観図を示す斜視図である。 フォークリフトの操縦パネルの一例を示す図である。 フォークリフトの電気系統、機械系統の構成を示すブロック図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

図２は、実施の形態に係るモータ駆動装置５０４のブロック図である。モータ駆動装置５０４は、複数のモータＭ１〜Ｍ３、蓄電手段５０２とともに産業車両５０１に搭載され、複数のモータＭ１〜Ｍ３を駆動する。なお、ここではモータが３個の場合を説明するが、モータの個数、各モータの用途は特に限定されない。たとえばモータＭ１は、走行用モータであり、Ｍ２は荷物を移動させるための荷役用モータであり、Ｍ３は操舵用のパワーステアリング用モータであってもよい。

モータ駆動装置５０４は、２次電池やキャパシタ等の蓄電手段５０２からのＤＣ電力を受け、モータＭ１〜Ｍ３を駆動する。モータ駆動装置５０４は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ヒューズＦ１〜Ｆ３、複数のＰ極バスＬＰ１〜ＬＰ３、複数のＮ極バスＬＮ１〜ＬＮ３、複数の平滑キャパシタＣ１〜Ｃ３、複数の電力変換装置５１０＿１〜５１０＿３、放電回路５３０、複数の電圧検出回路５３２、ベース基板５２０、コントローラ基板５２２を備える。

複数のＰ極バスＬＰ１〜ＬＰ３は、複数のモータＭ１〜Ｍ３に対応しており、蓄電手段５０２の陽極と接続され、蓄電手段５０２からのＤＣ電力を複数のモータＭ１〜Ｍ３に分配する。複数のＮ極バスＬＮ１〜ＬＮ３は、蓄電手段５０２の陰極と接続される。

複数のヒューズＦ１〜Ｆ３は、Ｐ極バスＬＰ１〜ＬＰ３の経路上に設けられる。ヒューズは大電流が流れると溶断し、回路部品を過電流から保護する。

スイッチＳＷ１はたとえば電磁開閉器（Electromagnetic Contactor）であり、スイッチＳＷ２はたとえば継電器（リレー）である。スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、産業車両５０１の主電源スイッチ（イグニッションキー）と連動している。

複数のキャパシタＣ１〜Ｃ３は、複数のモータＭ１〜Ｍ３に対応する。ｉ番目（１≦ｉ≦３）のキャパシタＣｉは、対応するＰ極バスＬＰｉとＮ極バスＬＮｉの間に設けられる。

複数の電力変換装置５１０＿１〜５１０＿３は、複数のモータＭ１〜Ｍ３に対応する。ｉ番目の電力変換装置５１０＿ｉは、対応するＰ極バスＬＰｉの電圧（ＤＣリンク電圧）Ｖｄｃｉを受け、対応するモータＭｉを駆動する。

複数の電圧検出回路５３２＿１〜５３２＿３複数のモータＭ１〜Ｍ３ごとに設けられる。ｉ番目の電圧検出回路５３２＿ｉは、対応するＰ極バスＬＰｉと電気的に接続され、かつ対応するＰ極バスＬＰｉのＤＣリンク電圧Ｖｄｃｉを検出するように構成される。たとえば電圧検出回路５３２は、ＤＣリンク電圧Ｖｄｃｉを分圧する分圧回路５４０と、分圧された電圧Ｖｄｃｉ’を受けるバッファ５４２を、を含んでもよい。バッファ５４２の出力電圧は、後段の図示しないＡ／Ｄコンバータによりデジタル値に変換されてもよい。電圧検出回路５３２＿１〜５３２＿３により検出された電圧値は、過電圧保護、低電圧保護、あるいは対応するモータのフィードバック制御などに利用されうるが、その用途は本発明において特に限定されるものではない。

放電回路５３０は、複数の電圧検出回路５３２＿１〜５３２＿３それぞれの入力端子ＩＮ１〜ＩＮ３と接地５３４の間に設けられる。接地５３４は、Ｎ極バスＬＮ１〜ＬＮ３と電気的に接続されてもよい。

モータ駆動装置５０４の構成部品は、主として、ベース基板５２０およびコントローラ基板５２２に分けて搭載される。

図３は、図２のモータ駆動装置５０４のレイアウトを示す斜視図である。
ベース基板５２０には、複数の電力変換装置５１０＿１〜５１０＿３それぞれの主回路および駆動回路、複数の平滑キャパシタＣ１〜Ｃ３が搭載される。電力変換装置５１０の主回路は、スイッチングトランジスタ（アームともいう）を構成するパワートランジスタ、スナバ回路等を含みうる。電力変換装置５１０の駆動回路は、パワートランジスタのゲート駆動信号を発生する。

コントローラ基板５２２は、ベース基板５２０と離間して、その上層に支持される。複数の電力変換装置５１０＿１〜５１０＿３を制御するためのコントローラ５２８や、複数の電圧検出回路５３２＿１〜５３２＿３、放電回路５３０は、コントローラ基板５２２に搭載される。

カバー５２４は、コントローラ基板５２２に取り付けられ、コントローラ基板５２２に実装される回路部品を保護する。なお、モータ駆動装置５０４は、その側面や上面を覆う筐体カバー（不図示）をさらに備えてもよい。

図２に戻る。放電回路５３０は、放電経路上に設けられた少なくともひとつの発光素子５４４を含む。たとえば発光素子５４４は、発光ダイオードであってもよい。放電回路５３０は、発光素子５４４と直列に接続された放電制御抵抗５４６を含んでもよい。放電制御抵抗５４６の抵抗値によって、発光素子５４４に流れる電流量を調節することができる。

発光素子５４４は、モータ駆動装置５０４を産業車両５０１に搭載したままの状態、言い換えれば取り外し前の状態において、産業車両５０１の外装カバーおよび／またはモータ駆動装置５０４の筐体カバーなどの、モータ駆動装置５０４の内部にアクセスするために取り外すべき部材を取り外した状態において、目視可能な位置に配置される。

たとえばモータ駆動装置５０４が筐体カバーに覆われており、モータ駆動装置５０４が産業車両５０１の外装カバーに覆われている場合、発光素子５４４は筐体カバーと外装カバーを外した状態で目視可能な位置に配置される。たとえばモータ駆動装置５０４が筐体カバーに覆われることなく、産業車両５０１の外装カバーに覆われている場合、発光素子５４４は外装カバーを外した状態で目視可能な位置に配置される。あるいはモータ駆動装置５０４が筐体カバーに覆われており、筐体カバーが産業車両５０１の外装カバーに覆われずに露出している場合、発光素子５４４は筐体カバーを外した状態で目視可能な位置に配置される。

具体的には、図３に示すように、発光素子５４４は、コントローラ基板５２２上であって、カバー５２４に覆われていない領域５６０、あるいは、覆われていたとしても外部から視認しやすいコントローラ基板５２２の外周部の領域に配置される。

図２に戻る。モータ駆動装置５０４は、ダイオードＤ１〜Ｄ３をさらに備える。ダイオードＤ１〜Ｄ３は複数のモータＭ１〜Ｍ３に対応して設けられる。ｉ番目のダイオードＤｉのアノードは、対応する電圧検出回路５３２＿ｉの入力端子ＩＮｉと接続される。複数のダイオードＤ１〜Ｄ３のカソードは共通に接続される。放電回路５３０は、共通に接続される複数のダイオードＤ１〜Ｄ３のカソードと接地５３４の間に設けられる。

以上がモータ駆動装置５０４の構成である。

このモータ駆動装置５０４によれば、以下の効果を得ることができる。

第１に、発光素子５４４を含む放電回路５３０を設けることにより、スイッチＳＷ１、ＳＷ２がオフした後に、平滑キャパシタＣ１〜Ｃ３を確実に放電することができる。また、平滑キャパシタＣ１〜Ｃ３に電荷が残留し、ＤＣリンク電圧Ｖｄｃ１〜Ｖｄｃ３の少なくともひとつがある程度大きい場合には、発光素子５４４が発光するため、視覚的に電荷状態を確認できる。

第２に、発光素子５４４を、コントローラ基板５２２上の目視可能な箇所に配置することで、メンテナンスの作業者が覗き込むことなく、容易に電荷の有無を確認でき、メンテナンス性を高めることができる。第２の利点は、比較技術との対比によって明確となる。
図１に示すように、放電回路５１２＿１〜５１２＿３を、Ｐ極バスＬＰ１〜ＬＰ３とＮ極バスＬＮ１〜ＬＮ３の間に設ける場合、放電回路５１２＿１〜５１２＿３は、ベース基板５２０上の主回路の近傍に配置されることとなる。このことは、放電回路５１２が、ベース基板５２０上であって、コントローラ基板５２２の下に配置されることを意味する。したがって、放電回路５１２に発光素子を付加したとしても、メンテナンスの作業者は、その発光を容易に視認することはできず、発光の有無を確認するために、覗き込んだりしなければならず、メンテナンス性が低下する。実施の形態に係るモータ駆動装置５０４によればこのような問題を解決できる。

また複数のダイオードＤ１〜Ｄ３を利用することにより、放電回路５３０を、複数の平滑キャパシタＣ１〜Ｃ３の間で共有することができ、部品点数を削減することができる。

（用途）
続いてモータ駆動装置５０４を好適に利用可能な産業車両５０１の例を説明する。

用途１． 建設機械
図４は、実施の形態に係る建設機械の一例であるショベル１の外観を示す斜視図である。ショベル１は、主として走行機構２と、走行機構２の上部に旋回機構３を介して回動自在に搭載された上部旋回体（以下、単に旋回体ともいう）４とを備えている。

旋回体４には、ブーム５と、ブーム５の先端にリンク接続されたアーム６と、アーム６の先端にリンク接続されたバケット１０とが取り付けられている。バケット１０は、土砂、鋼材などの吊荷を捕獲するための設備である。ブーム５、アーム６、及びバケット１０は、それぞれブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によって油圧駆動される。また、旋回体４には、バケット１０の位置や励磁動作および釈放動作を操作する操作者を収容するための運転室４ａや、油圧を発生するためのエンジン１１といった動力源が設けられている。エンジン１１は、例えばディーゼルエンジンで構成される。

図５は、実施の形態に係るショベル１の電気系統や油圧系統などのブロック図である。なお、図５では、機械的に動力を伝達する系統を二重線で、油圧系統を太い実線で、操縦系統を破線で、電気系統を細い実線でそれぞれ示している。

ショベル１は電動発電機１２および減速機１３を備えており、エンジン１１及び電動発電機１２の回転軸は、共に減速機１３の入力軸に接続されることにより互いに連結されている。エンジン１１の負荷が大きいときには、電動発電機１２が自身の駆動力によりエンジン１１の駆動力を補助（アシスト）し、電動発電機１２の駆動力が減速機１３の出力軸を経てメインポンプ１４に伝達される。一方、エンジン１１の負荷が小さいときには、エンジン１１の駆動力が減速機１３を経て電動発電機１２に伝達されることにより、電動発電機１２が発電を行う。電動発電機１２は、例えば、磁石がロータ内部に埋め込まれたＩＰＭ（Interior Permanent Magnetic）モータによって構成される。電動発電機１２の駆動と発電との切りかえは、ショベル１における電気系統の駆動制御を行うコントローラ３０により、エンジン１１の負荷等に応じて行われる。

減速機１３の出力軸にはメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続されており、メインポンプ１４には高圧油圧ライン１６を介してコントロールバルブ１７が接続されている。コントロールバルブ１７は、ショベル１における油圧系の制御を行う装置である。コントロールバルブ１７には、図４に示した走行機構２を駆動するための油圧モータ２Ａ及び２Ｂの他、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９が高圧油圧ラインを介して接続されており、コントロールバルブ１７は、これらに供給する油圧を運転者の操作入力に応じて制御する。

パイロットポンプ１５には、パイロットライン２５を介して操作装置２６（操作手段）が接続されている。操作装置２６は、旋回用電動機２１、走行機構２、ブーム５、アーム６、及びバケット１０を操作するための操作装置であり、操作者によって操作される。操作装置２６には、油圧ライン２７を介してコントロールバルブ１７が接続され、また、油圧ライン２８を介して圧力センサ２９が接続される。操作装置２６は、パイロットライン２５を通じて供給される油圧（１次側の油圧）を操作者の操作量に応じた油圧（２次側の油圧）に変換して出力する。操作装置２６から出力される２次側の油圧は、油圧ライン２７を通じてコントロールバルブ１７に供給されるとともに、圧力センサ２９によって検出される。

圧力センサ２９は、操作装置２６に対して旋回機構３を旋回させるための操作が入力されると、この操作量を油圧ライン２８内の油圧の変化として検出する。圧力センサ２９は、油圧ライン２８内の油圧を表す電気信号を出力する。この電気信号は、コントローラ３０に入力され、旋回用電動機２１の駆動制御に用いられる。

コントローラ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及び内部メモリを含む演算処理装置によって構成され、内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムをＣＰＵが実行することにより実現される。コントローラ３０は、各種センサ及び操作装置２６等からの操作入力を受けて、インバータ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ及び蓄電手段１０１等の駆動制御を行う。

油圧モータ３１０は、ブーム５が下げられるときにブームシリンダ７から吐出される油によって回転されるように構成されており、ブーム５が重力に従って下げられるときのエネルギを回転力に変換するために設けられている。油圧モータ３１０は、コントロールバルブ１７とブームシリンダ７の間の油圧管７Ａに設けられている。ブーム回生用発電機３００で発電された電力は、回生エネルギとしてインバータ１８Ｂを経て蓄電手段１０１に供給される。

旋回用電動機２１は、図４の旋回機構３に設けられ、上部旋回体４を回動させる。旋回用電動機２１は交流電動機であり、旋回体４を旋回させる旋回機構３の動力源である。旋回用電動機２１の回転軸２１Ａには、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３、及び旋回減速機２４が接続される。旋回用インバータ１８Ｃは、蓄電手段１０１からの電力を受け、旋回用電動機２１を駆動する。また旋回用電動機２１の回生運転時には、旋回用電動機２１からの電力を蓄電手段１０１に回収する。

旋回用電動機２１が力行運転を行う際には、旋回用電動機２１の回転駆動力の回転力が旋回減速機２４にて増幅され、旋回体４が加減速制御され回転運動を行う。また、旋回体４の慣性回転により、旋回減速機２４にて回転数が増加されて旋回用電動機２１に伝達され、回生電力を発生させる。

レゾルバ２２は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転位置及び回転角度を検出するセンサであり、旋回用電動機２１と機械的に連結することで回転軸２１Ａの回転角度及び回転方向を検出する。レゾルバ２２が回転軸２１Ａの回転角度を検出することにより、旋回機構３の回転角度及び回転方向が導出される。メカニカルブレーキ２３は、機械的な制動力を発生させる制動装置であり、コントローラ３０からの指令によって、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａを機械的に停止させる。旋回減速機２４は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転速度を減速して旋回機構３に機械的に伝達する減速機である。

続いて電気系統について詳細に説明する。電気系統は主として、コントローラ３０、電源装置１９、インバータ１８Ａ〜１８Ｃを備える。

（アシスト）
アシスト用のインバータ１８Ａの２次側（出力）端には、電動発電機１２が接続される。インバータ１８Ａは、コントローラ３０の一部であるアシスト用インバータコントローラ３０Ａからの指令にもとづき、電動発電機１２の運転制御を行う。

（ブーム回生）
インバータ１８Ｂの２次側（出力）端には、ブーム回生用発電機３００が接続されている。上述のようにブーム回生用発電機３００は、ブーム５が重力の作用により下げられるときに、位置エネルギを電気エネルギに変換する電動作業要素である。インバータ１８Ｂは、コントローラ３０のブーム回生用のインバータコントローラ３０Ｂによって制御され、ブーム回生用発電機３００が発生する電気エネルギを直流電力に変換し、電源装置１９に回収する。

（旋回）
旋回用電動機２１、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３、旋回減速機２４、旋回用インバータ１８Ｃおよびコントローラ３０の一部である旋回用のインバータコントローラ３０Ｃは、電動旋回装置５００を構成する。
旋回用電動機２１は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御指令により旋回用インバータ１８Ｃによって交流駆動される。旋回用電動機２１としては、例えば、磁石埋込型のＩＰＭモータが好適である。

旋回用インバータコントローラ３０Ｃは、操作入力に応じた回転速度指令を受け、レゾルバ２２により検出される旋回用電動機２１の旋回速度が、回転速度指令と一致するように、旋回用インバータ１８Ｃを制御する。

（電源）
蓄電手段１０１とコントローラ３０の一部であるコンバータコントローラ３０Ｄは、電源装置１９を構成する。蓄電手段１０１は、例えば蓄電池であるバッテリと、バッテリの充放電を制御する昇降圧コンバータ（双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ）と、正極及び負極の直流配線からなるＤＣバスとを備えている（図示せず）。蓄電器としては、リチウムイオン電池等の充電可能な２次電池、キャパシタ、そのほか電力の授受が可能なその他の形態の電源を用いてもよい。ＤＣバスには、インバータ１８Ａ〜インバータ１８Ｃそれぞれの１次側（直流入力）が接続されている。コントローラ３０Ｄは、ＤＣバスに生ずるＤＣリンク電圧が所定の電圧レベルとなるように、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する。電源装置１９は、電動発電機１２等が力行運転する際には、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを昇圧動作させ、電動発電機１２等が回生運転する際には、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを降圧動作させ、電動発電機１２が発生した電力を蓄電器に回収する。

すなわち、インバータ１８Ａが電動発電機１２を力行運転させる際には、必要な電力をバッテリ及び昇降圧コンバータからＤＣバスを介して電動発電機に供給する。また、電動発電機１２を回生運転させる際には、電動発電機１２により発電された電力をＤＣバス及び昇降圧コンバータを介してバッテリに充電する。なお、昇降圧コンバータの昇圧動作と降圧動作の切替制御は、ＤＣバス電圧値、バッテリ電圧値、及びバッテリ電流値にもとづき、コンバータコントローラ３０Ｄによって行われる。これにより、ＤＣバスを、予め定められた一定電圧値に蓄電された状態に維持することができる。

図５のインバータ１８は、図２の電力変換装置５１０に対応づけることができる。また図５の旋回用電動機２１、ブーム回生用発電機３００、電動発電機１２は、図２のモータＭ１〜Ｍ３に対応づけることができる。

用途２． フォークリフト
図６は、フォークリフトの外観図を示す斜視図である。フォークリフト６００は、車体（シャーシ）６０２、フォーク６０４、昇降体（リフト）６０６、マスト６０８、車輪６１０、６１２を備える。マスト６０８は車体６０２の前方に設けられる。昇降体６０６は、油圧アクチュエータ（図６に不図示、図８の１１６）などの動力源によって駆動され、マスト６０８に沿って昇降する。昇降体６０６には、荷物を支持するためのフォーク６０４が取り付けられている。

図７は、フォークリフトの操縦パネル７００の一例を示す図である。操縦パネル７００は、イグニッションスイッチ７０２、ステアリングホイール７０４、リフトレバー７０６、アクセルペダル７０８、ブレーキペダル７１０、ダッシュボード７１４、前後進レバー７１２を備える。

イグニッションスイッチ７０２は、フォークリフト６００の起動用のスイッチである。ステアリングホイール７０４は、フォークリフト６００の操舵を行うための操作手段である。リフトレバー７０６は、昇降体６０６を上下に移動させるための操作手段である。アクセルペダル７０８は、走行用の車輪の回転を制御する操作手段であり、ユーザが踏み込み量を調節することでフォークリフト６００の走行が制御される。ユーザがブレーキペダル７１０を踏み込むと、ブレーキがかかる。前後進レバー７１２は、フォークリフト６００の走行方向を、前進と後進で切りかえるためのレバーである。そのほか、図示しないインチングペダルが設けられてもよい。

続いて、フォークリフト６００の構成を、走行、荷役、操舵それぞれについて説明する。図８は、フォークリフト６００の電気系統、機械系統の構成を示すブロック図である。ＥＣＵ（電子制御コントローラ）１１０は、フォークリフト６００全体を制御するためのプロセッサである。

電池１０６は、Ｐ線およびＮ線の間に、電池電圧Ｖ_ＢＡＴを出力する。
第１電力変換装置１００、第２電力変換装置１０２、第３電力変換装置１０４は、モータ駆動装置４０を構成する。モータ駆動装置４０は、ＥＣＵ１１０からの、第１制御指令値Ｓ１〜第３制御指令値Ｓ３にもとづき、走行モータＭ１、荷役モータＭ２、ステアリングモータＭ３それぞれを駆動する。第１電力変換装置１００、第２電力変換装置１０２、第３電力変換装置１０４はそれぞれ、電池電圧Ｖ_ＢＡＴを出力を受け、３相交流信号に変換して、対応するモータＭ１、Ｍ２、Ｍ３に供給する。

（走行）
ＥＣＵ１１０は、前後進レバー７１２からの前進、後進を指示する信号と、アクセルペダル７０８からの、踏み込み量に応じた走行操作量を示す信号を受け、それに応じた第１制御指令値Ｓ１を第１電力変換装置１００に出力する。第１電力変換装置１００は、第１制御指令値Ｓ１に応じて走行モータＭ１に供給する電力を制御する。第１制御指令値Ｓ１は、走行モータＭ１の目標回転数を指示する速度指令値と相関を有する。駆動輪である前輪６１０は、ドライブシャフト１１４と接続される。ギアボックス１１２およびドライブシャフト１１４は、走行モータＭ１からの動力を前輪６１０に伝達する。

（荷役）
リフトレバー７０６の傾きによって、昇降体６０６の上下動が制御される。ＥＣＵ１１０は、リフトレバー７０６の傾きを検出し、傾きに応じた荷役操作量を示す第２制御指令値Ｓ２を第２電力変換装置１０２に出力する。第２電力変換装置１０２は、第２制御指令値Ｓ２に応じた電力を荷役モータＭ２に供給し、その回転を制御する。昇降体６０６は、油圧アクチュエータ１１６と連結される。油圧アクチュエータ１１６は、荷役モータＭ２が生成する回転運動を、直線運動に変換し、昇降体６０６を制御する。

（操舵）
レゾルバ１２２は、ステアリングホイール７０４の回転角を検出し、回転角を示す信号をＥＣＵ１１０に出力する。ＥＣＵ１１０は、回転角に応じた第３制御指令値Ｓ３を第３電力変換装置１０４に出力する。第３電力変換装置１０４は、第３制御指令値Ｓ３に応じた電力をステアリングモータＭ３に供給し、その回転数を制御する。転舵輪である後輪６１２は、タイロッド１２６を介してギアボックス１２４と連結される。ステアリングモータＭ３の回転運動は、油圧アクチュエータ１１８およびギアボックス１２４を介して、タイロッド１２６に伝達され、操舵が制御される。

以上がフォークリフト６００の構成である。
図８の電力変換装置１００、１０２、１０４は、図２の電力変換装置５１０に対応づけることができる。また図８のモータＭ１〜Ｍ３は、図２のモータＭ１〜Ｍ３に対応づけることができる。

その他、モータ駆動装置５０４を搭載可能な産業車両としては、クレーンやＡＧＶなどが例示される。

以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例を説明する。

（第１変形例）
実施の形態では、ダイオードＤ１〜Ｄ３を用いることにより、単一の放電回路５３０を、複数の平滑キャパシタＣ１〜Ｃ３により共有する場合を説明したが本発明はそれには限定されない。部品点数削減の要求が高くない場合には、ダイオードＤ１〜Ｄ３を省略して、複数の放電回路５３０を設けてもよい。

（第２変形例）
放電回路５３０の放電経路に発光素子５４４を設ける代わりに、ダイオードＤ１〜Ｄ３それぞれを、発光素子５４４で構成してもよい。

（第３変形例）
実施の形態では、放電回路５３０の発光素子５４４を、コントローラ基板５２２上であって視認性の高い箇所に設ける場合を説明したが、本発明はそれには限定されない。部品点数の削減のみが要求される用途においては、複数のダイオードＤ１〜Ｄ３を設けて、放電回路５３０を共有する構成とすれば足り、発光素子５４４の配置は特に配慮が不要となる。さらには、放電回路５３０の発光素子５４４を省略し、抵抗５４６のみの構成としてもよい。

５０１…産業車両、５０２…蓄電手段、５０４…モータ駆動装置、５１０…電力変換装置、５１２…放電回路、５２０…ベース基板、５２２…コントローラ基板、５２４…カバー、５３０…放電回路、５３２…電圧検出回路、５３４…接地、５４０…分圧回路、５４２…バッファ、５４４…発光素子、５４６…放電制御抵抗、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…ダイオード。

Claims (6)

1. 産業車両に搭載され、複数のモータを駆動するモータ駆動装置であって、
   前記複数のモータに対応する複数のＰ極バスであって、蓄電手段からの電力を分配する複数のＰ極バスと、
   Ｎ極バスと、
   前記複数のモータに対応する複数の平滑キャパシタであって、それぞれが対応するＰ極バスと前記Ｎ極バスの間に設けられた複数の平滑キャパシタと、
   前記複数のモータに対応する複数の電力変換装置であって、それぞれが対応するＰ極バスの電圧を受け、対応するモータを駆動する複数の電力変換装置と、
   前記複数のモータに対応し、それぞれが対応するＰ極バスと電気的に接続され、かつ対応するＰ極バスの電圧を検出するように構成された複数の電圧検出回路と、
   前記複数の電圧検出回路それぞれの入力端子と接地の間に設けられた放電回路と、
   前記複数の電力変換装置の主回路および駆動回路、前記複数の平滑キャパシタが搭載されるベース基板と、
   前記複数の電力変換装置を制御するコントローラ、前記複数の電圧検出回路、前記放電回路が搭載され、前記ベース基板の上層に支持されるコントローラ基板と、
   を備え、
   前記放電回路は、放電経路上に設けられた少なくともひとつの発光素子を含み、かつ前記少なくともひとつの発光素子は、前記産業車両の外装カバーおよび・または前記モータ駆動装置の筐体カバーを取り外した状態において目視可能な位置に配置されることを特徴とする産業車両用のモータ駆動装置。
2. 前記複数のモータに対応し、それぞれのアノードが対応する電圧検出回路の入力端子と接続された複数のダイオードをさらに備え、
   前記複数のダイオードのカソードは共通に接続され、
   前記放電回路は、共通に接続される前記複数のダイオードのカソードと前記接地の間に設けられることを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 産業車両に搭載される複数のモータを駆動するモータ駆動装置であって、
   前記複数のモータに対応する複数のＰ極バスであって、蓄電手段からの電力を分配する複数のＰ極バスと、
   Ｎ極バスと、
   前記複数のモータに対応する複数の平滑キャパシタであって、それぞれが対応するＰ極バスと前記Ｎ極バスの間に設けられた複数の平滑キャパシタと、
   前記複数のモータに対応する複数の電力変換装置であって、それぞれが対応するＰ極バスの電圧を受け、対応するモータを駆動する複数の電力変換装置と、
   前記複数のモータに対応し、それぞれのカソードが対応するＰ極バスと接続され、それぞれのアノードが共通に接続された複数のダイオードと、
   前記複数のダイオードの共通に接続されたアノードと前記Ｎ極バスの間に設けられた放電回路と、
   を備えることを特徴とする産業車両用のモータ駆動装置。
4. 前記放電回路は、放電経路上に設けられた発光素子を含み、
   前記発光素子は、前記産業車両の外装カバーおよび・または前記モータ駆動装置の筐体カバーを取り外した状態において目視可能な位置に配置されることを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動装置。
5. 前記モータ駆動装置は、
   前記複数の電力変換装置の主回路および駆動回路と、前記複数の平滑キャパシタを搭載するベース基板と、
   前記ベース基板の上層に設置され、前記複数の電力変換装置のコントローラを搭載するコントローラ基板と、
   をさらに備え、
   前記放電回路は、前記コントローラ基板上に設けられることを特徴とする請求項３または４に記載のモータ駆動装置。
6. 蓄電手段と、
   複数のモータと、
   前記蓄電手段からの電力を受け、前記複数のモータを駆動する請求項１から５のいずれかに記載のモータ駆動装置と、
   を備えることを特徴とする産業車両。

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